下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I摘 要在不可再生能源日益供需狀態(tài)緊張以及生態(tài)環(huán)境逐漸趨向惡化的今天，伴隨著人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的收入，開始富裕起來的人們對(duì)汽車這種傳統(tǒng)出行方式的需求也越來越明顯。然而，穹頂之下，傳統(tǒng)汽車的燃料所依賴的汽油、柴油所產(chǎn)生的汽車尾氣也正是我們?nèi)缃褚造F霾為典型的各種形式的氣候問題元兇之一，所以汽車領(lǐng)域在以“可持續(xù)發(fā)展”為基礎(chǔ)， “科學(xué)發(fā)展觀”為指導(dǎo)的科技創(chuàng)新里必然要使用一種以新型綠色、低排放甚至零排放的新型能源來作為新型汽車的動(dòng)力來源，因此純電動(dòng)汽車這種以電能這種清潔能源以其來源廣、零排放、易儲(chǔ)存、安全性高的優(yōu)勢(shì)作為動(dòng)力的新型汽車應(yīng)運(yùn)而生。此次的畢業(yè)論文題目，就是根據(jù)目前汽車市場(chǎng)上方興未艾的純電動(dòng)汽車為研究基礎(chǔ)，通過輪轂電機(jī)這種新型的動(dòng)力傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)小型純電動(dòng)汽車的多種新穎的行進(jìn)動(dòng)作以及很大程度上簡(jiǎn)化傳統(tǒng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，即從傳統(tǒng)“三大件” （發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤）簡(jiǎn)化為僅需合理的設(shè)計(jì)好底盤即可。這次所設(shè)計(jì)的課題是以輪轂電機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，市場(chǎng)化方向定位為市區(qū)中老年人代步車，車身結(jié)構(gòu)為 3 門 2 座兩廂，通過四個(gè)具備輪轂電機(jī)的車輪以適時(shí)四驅(qū)的形式行駛的一種體現(xiàn)低成本、環(huán)保、節(jié)能、便利等諸多優(yōu)勢(shì)的純電動(dòng)汽車。本設(shè)計(jì)是關(guān)于純電動(dòng)汽車諸多動(dòng)力方案之一的輪轂電機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。利用 CAXA 以及 CATIA 等二維與三維軟件來對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行繪圖。其包括輪胎、輪輞、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、盤式制動(dòng)器。關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī)；純電動(dòng)；旋轉(zhuǎn)變壓器下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IIAbstractOur country in non renewable energy increasingly tense and the gradual deterioration of the ecological environment in twenty-first Century, along with the increasing of income, people gradually affluent demand for cars the traditional way to travel is becoming more and more obvious.However, the traditional automobile fuel on gasoline is one of our climate issues in various forms of culpritsnow, so the car in the field of “sustainable development“ is the basis of “scientific development view“ science and technology innovation as the guidance in thebound to use a new type of green, low emissions and even 0 emissions as newenergy the energy source of the car, so the power came into being as a pure electric vehicle energy.This design makes a further study of wheel motor electric vehicle power solutionson the many. To the design of drawing by CAXA and CATIA in 2D and 3D software.Including tires, rims, motor, rotary transformer, disc brake.Keywords：three degrees of freedom；mechanical arm；Model teaching aid下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985III目 錄摘要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????IAbstract??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????II目錄 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????III第一章 緒論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 純電動(dòng)汽車發(fā)展的概況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1.1 國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 ??????????????????????????????????????????????????????21.1.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 ??????????????????????????????????????????????????????21.2 選題的背景和意義 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3 本文的結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51.4 本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5第二章 整車設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.1 汽車整體初步方案的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????62.1.1 電池的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.1.2 電動(dòng)汽車的幾種驅(qū)動(dòng)方式 ??????????????????????????????????????????????????????82.2 基于輪轂電機(jī)技術(shù)的電子差速轉(zhuǎn)向分析 ???????????????????????????????????????122.2.1 轉(zhuǎn)向原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????132.2.2 電子差速實(shí)現(xiàn)方式 ????????????????????????????????????????????????????????????????142.2.3 特殊用途的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????????152.3 車輛的阻力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????162.3.1 滾動(dòng)阻力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????162.3.2 空氣阻力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????202.4 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20第三章 方案分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213.1 無刷電機(jī)的特性分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????21下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IV3.1.1 永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)基本原理 ????????????????????????????????????????213.1.2 永磁體的材料性能 ????????????????????????????????????????????????????????????????213.1.3 擴(kuò)展轉(zhuǎn)速技術(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.4 無檢測(cè)技術(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.2 輪轂電機(jī)制動(dòng)的比較與選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????233.2.1 鼓式制動(dòng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????233.2.2 浮鉗式制動(dòng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????243.3 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26第四章 汽車總體性能及關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和選用 ????????????????????????????????????274.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力性能計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????274.2 輪轂電機(jī)參數(shù)選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????284.3 轉(zhuǎn)速的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????294.4 功率的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????294.5 轉(zhuǎn)矩校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????304.6 加速性能校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????314.7 初選幾段重要軸頸尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????314.7.1 根據(jù)最大垂直工況設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????324.7.2 根據(jù)最大側(cè)向力工況設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????344.7.3 最大縱向力工況 ????????????????????????????????????????????????????????????????????374.8 關(guān)鍵零部件強(qiáng)度校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????404.9 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40結(jié)論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VCONTENTSAbstract.錯(cuò)誤！未定義書簽。Chapter1 Introduction11.1 Development of pure electric vehicle .11.1.1 Development of electric vehicles abroad.21.1.2 Development of electric vehicle in China21.2 Background and significance of the topics .31.3 Structure of this paper.51.4 Summary of this chapter .5Chapter2 Vehicle design.62.1 Choice of the overall scheme of the car62.1.1 Battery selection.62.1.2 Several driving modes for electric vehicles .82.2 Electronic differential speed steering analysis122.2.1 Steering principle .132.2.2 Electronic differential speed implementation 142.2.3 Special purpose steering structure .152.3 Vehicle resistance .162.3.1 Rolling resistance.162.4 Summary of this chapter .20Chapter3 Plan analysis .203.1 Characteristic analysis of brushless motor213.1.1 Permanent magnet brushless DC motor driver 213.1.2 Material properties of permanent magnets 21下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VI3.1.3 Extended speed technology223.1.4 No-detection technology223.2 Comparison and selection of wheel motor braking 233.2.1 Drum brake 233.2.2 Floating clamp brake243.3 Summary of this chapter .26Chapter4 Overall performance and selection of key parts of vehicle 274.1 Electric vehicle power performance calculation.274.2 Parameters selection for hub motor 284.3 Determination of rotational speed.294.4 Determination of power 294.5 Torque check.304.6 Speed up performance verification .314.7 Primary key axis neck size314.7.1 Maximum vertical working condition design 324.7.2 Maximum lateral force working condition design.344.7.3 Maximum longitudinal force condition .374.8 Strength check of key parts.394.9 Summary of this chapter .42Conclusion 43Thanks.44Reference 45下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VII下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VIII下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IX下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985X下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709851第一章 緒 論1.1 純電動(dòng)汽車發(fā)展的概況純電動(dòng)汽車發(fā)展至今，種類較多，通常按車輛用途、車載電源數(shù)目以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成進(jìn)行分類。按照用途不同分類，純電動(dòng)汽車可分為電動(dòng)轎車、電動(dòng)貨車和電動(dòng)客車三種。（1）電動(dòng)轎車是目前最常見的純電動(dòng)汽車。除了一些概念車，純電動(dòng)轎車已經(jīng)有了小批量生產(chǎn)，并已進(jìn)入汽車市場(chǎng)。（2）電動(dòng)貨車用作功率運(yùn)輸?shù)碾妱?dòng)貨車目前還比較少，而在礦山、工地及一些特殊場(chǎng)地，則早已出現(xiàn)了一些大噸位的純電動(dòng)載貨汽車。（3）電動(dòng)客車，目前純電動(dòng)小客車也較少見；純電動(dòng)大客車用作公共汽車，在一些城市的公交線路以及世博會(huì)、世界性的運(yùn)動(dòng)會(huì)上，已經(jīng)有了良好的表現(xiàn)。純電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式，直接借用了內(nèi)燃機(jī)汽車的驅(qū)動(dòng)方案，由發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)發(fā)展而來，由電動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱和差速器責(zé)成。用電驅(qū)動(dòng)裝置替代了內(nèi)燃機(jī)，通過離合器將電動(dòng)機(jī)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行連接或動(dòng)力切斷，變速箱提供不同的傳動(dòng)比以變更轉(zhuǎn)速—功率曲線匹配的需要，變速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)兩車輪不同車速的行駛。純電動(dòng)汽車采用雙電動(dòng)機(jī)電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)械差速器被兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)所代替，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各自車輪，轉(zhuǎn)彎時(shí)通過電子差速控制以不同車速行駛，省掉了機(jī)械變速器?，F(xiàn)在純電動(dòng)汽車所獨(dú)有的以蓄電池作能量源的一種結(jié)構(gòu)，蓄電池可以布置在上的四周，也可以集中布置在車的尾部或者布置在底盤下面。所選用的蓄電池應(yīng)該能提供足夠高的比能量和比功率，并且在車輛制動(dòng)時(shí)能回收再生制動(dòng)能量。具有高比能量和高比功率的動(dòng)力電池對(duì)純電動(dòng)汽車的加速性和爬坡能力。為了解決一種蓄電池不能同時(shí)滿足對(duì)比能量和比功率的要求這個(gè)問題，可下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852以在純電動(dòng)汽車同時(shí)采用兩種不同的蓄電池，其中一種能提供高比能量，另外一種提供高比功率。兩種電池作混合能量源的基本結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)不僅分開了對(duì)比能量和比功率的要求，而且在汽車下坡或制動(dòng)時(shí)可利用蓄電池回收能量。燃料電池所需的氫氣不僅能以壓縮氫氣、液態(tài)氫或金屬氫化物的形式儲(chǔ)存，還可以由常溫的液態(tài)燃料如甲醇或汽油隨車產(chǎn)生。一個(gè)帶小型重整器的純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)，燃料電池所需的氫氣由重整隨車產(chǎn)生。1.1.1 國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)在今年第二季度在全世界范圍內(nèi)銷售了 7931 臺(tái)電動(dòng)車，這一數(shù)字領(lǐng)先于其他所有市場(chǎng)，銷量環(huán)比上漲 28%。其他市場(chǎng)的數(shù)字分別是日本 4240 臺(tái)，法國(guó) 2056，德國(guó) 1284。而在中國(guó)，今年的第一季度僅有 235 臺(tái)電動(dòng)汽車售出，比上一季度的 343 臺(tái)下降了 31%。日本將會(huì)是這個(gè)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊，到 2017 年，日本將生產(chǎn) 77.9 萬輛電動(dòng)車，占其汽車生產(chǎn)總量的 9.7%。德國(guó)和美國(guó)也有可能將電動(dòng)汽車的產(chǎn)量推升至21.83 萬輛和 36.23 萬輛，分別占汽車市場(chǎng)總產(chǎn)量的 3.55%和 3%。在此期間，中國(guó)的產(chǎn)量可能會(huì)達(dá)到 273150 輛，僅為汽車總產(chǎn)量的 1%。隨著電動(dòng)汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型電動(dòng)汽車企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。正因?yàn)槿绱耍淮笈鷩?guó)內(nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車品牌迅速崛起，逐漸成為電動(dòng)汽車行業(yè)中的翹楚。1.1.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車的發(fā)展方向有多種，但其中之一的氫燃料電池技術(shù)不成熟，成本昂貴，是 20 年之后的技術(shù)。中國(guó)也沒有氫燃料電池反應(yīng)所必需的鉑。雖然下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709853沒有公開申明，但據(jù)傳國(guó)家內(nèi)部決策層曾明確表示中國(guó)不適宜發(fā)展氫燃料電池汽車，只作為科研跟蹤。從技術(shù)發(fā)展成熟程度和中國(guó)國(guó)情來看，純電動(dòng)汽車應(yīng)是大力推廣的發(fā)展方向，而混合動(dòng)力作為大面積充電網(wǎng)絡(luò)還沒建立起來之前的過渡技術(shù)。但混合動(dòng)力車動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜，成本昂貴。比亞迪 F3DM 有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，其公布的動(dòng)力系統(tǒng)成本增加了 5 萬元，相當(dāng)于每年要節(jié)省 8 千元的油費(fèi)才能比傳統(tǒng)汽油車經(jīng)濟(jì)?；旌蟿?dòng)力的優(yōu)勢(shì)是保留了傳統(tǒng)汽油汽車的使用生活方式，根據(jù)汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合程度，充電次數(shù)和傳統(tǒng)汽油汽車加油次數(shù)相當(dāng)，或者不用充電。行駛距離也不受限制。純電動(dòng)車省去了油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)和控制器的成本更低，且純電動(dòng)車能量轉(zhuǎn)換效率更高。因電動(dòng)車的能量來源——電，來自大型發(fā)電機(jī)組，其效率是小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)甚至混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)所無法比擬的。純電動(dòng)汽車因此使用成本在下降。按比亞迪 F3e 純電動(dòng)車公布的數(shù)據(jù)，百公里行駛耗電 12 度，依照 0.5元的電價(jià)算，百公里使用成本才 6 元。而其原形車 F3 汽油車百公里耗油 7.6升，按目前 6.2 元的油價(jià)，成本是 46.5 元。相比之下，電動(dòng)車的使用成本才是傳統(tǒng)汽油汽車的八分之一。純電動(dòng)車的缺點(diǎn)是它改變了傳統(tǒng)汽車的使用生活方式，需要每天充電。傳統(tǒng)的汽車使用習(xí)慣是大致一到兩周加一次油。而且每次出行也有幾百公里的距離限制，雖然一個(gè)家庭遠(yuǎn)距離出行可能一年就這么幾次。1.2 選題的背景和意義汽車在全球保有量的不斷增加使人類社會(huì)面臨能源短缺、全球變暖、空氣質(zhì)量水平下降等諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)也推動(dòng)的汽車自身技術(shù)的發(fā)展，為此汽車工程師正在不斷努力降低油耗的方法，尋求各種代用燃料以及開發(fā)不用或少用汽油下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709854的新型車輛；越來越多的認(rèn)識(shí)已認(rèn)識(shí)到各種類型電動(dòng)汽車和燃料電池汽車是實(shí)現(xiàn)清潔汽車的解決方案，全世界的汽車業(yè)界也正在為此努力并投入巨大的資金和人力。眾所周知，電動(dòng)汽車相對(duì)于傳統(tǒng)汽車最大的特點(diǎn)是在行駛過程中很少甚至沒有排放污染，熱輻射低，噪聲低且環(huán)境友好。然而輪轂電機(jī)技術(shù)特點(diǎn)在于將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動(dòng)車輛的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化。輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物，早在 1900 年，就已經(jīng)制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車，在 20 世紀(jì) 70 年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對(duì)于乘用車所用的輪轂電機(jī)，日系廠商對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國(guó)際汽車巨頭也都對(duì)該技術(shù)有所涉足。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。其中外轉(zhuǎn)子式采用低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在 1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同；而內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配備固定傳動(dòng)比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可高達(dá) 10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現(xiàn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競(jìng)爭(zhēng)力。輪轂電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車的優(yōu)越性在于：省略大量傳動(dòng)部件，讓車輛結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方式，便于采用多種新能源車技術(shù)等等。對(duì)于輪轂電機(jī)技術(shù)近年來的應(yīng)用現(xiàn)狀，國(guó)外輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是以輪胎生產(chǎn)商或汽車零部件生產(chǎn)商為代表的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的集成化電動(dòng)系統(tǒng)；二是整車生產(chǎn)商與輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)的電動(dòng)汽車。而在我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于輪轂電機(jī)的研究多集中于高校，產(chǎn)品均為電動(dòng)汽車，與此同時(shí)，自主品牌汽車廠商也紛紛推出了自己的輪轂電機(jī)技下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855術(shù)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的汽車商雖然能夠生產(chǎn)電動(dòng)汽車，但是對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究尚不成熟，尤其是在高轉(zhuǎn)矩輪轂電機(jī)開發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品仍有一定差距。1.3 本文的結(jié)構(gòu)本文的第 1 章為引入的緒論，概括了純電動(dòng)汽車發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)；本文的第 2 章為方案分析，較為詳細(xì)的闡述了輪轂電機(jī)方案選擇及其優(yōu)缺點(diǎn)；本文的第 3 章為主要零部件的選擇和設(shè)計(jì)分析，選取電池、電動(dòng)機(jī)整體為對(duì)象具體的分析和設(shè)計(jì)；本文的第 4 章為電機(jī)整體的參數(shù)設(shè)計(jì)，零件的設(shè)計(jì)與校核。1.4 本章小結(jié)本章緒論部分主要對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題及研究目標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)的介紹，主要目的是能夠?qū)υ擃}目有個(gè)初步的了解并確定設(shè)計(jì)方向。對(duì)于輪轂電機(jī)技術(shù)選題的意義以及它在國(guó)外和國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，讓大家對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的起源發(fā)展及歷史有一定了解。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709856第二章 整車設(shè)計(jì)2.1 汽車整體初步方案的選擇2.1.1 電池的選擇電動(dòng)汽車電池分兩大類，蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動(dòng)汽車，包括鉛酸蓄電池、鎳基電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池。燃料電池專用于燃料電池電動(dòng)汽車，包括堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽電池(MCFC )、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC )、直接甲醇燃料電池(DMFC )。燃料電池由。燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原。如果在陽極(即外電路的負(fù)極，也可稱燃料極)上連續(xù)供給氣態(tài)燃料(氫氣)，而在陰極(即外電路的正極，也可稱空氣極)上連續(xù)供給氧氣(或空氣)，就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生電流。由此可見燃料電池與常規(guī)電池不同，它的燃料和氧化劑不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)，而是儲(chǔ)存在電池外部的儲(chǔ)罐中。當(dāng)它工作(輸出電流并做功)時(shí)，需要不間斷地向電池內(nèi)輸人燃料和氧化劑并同時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物。因此，從工作方式上看，它類似于常規(guī)的汽油或柴油發(fā)電機(jī)。由于燃料電池工作時(shí)要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑，所以燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體( 氣體或液體) 。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體( 如甲醇水溶液) ，常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過氧化氫 和硝酸的水溶液等) [1]。燃料電池陽極的作用是為燃料和電解液提供公共界面，并對(duì)燃料的氧化產(chǎn)生催化作用，同時(shí)把反應(yīng)中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)酵怆娐坊蛘呦葌鬏數(shù)郊靼搴笤傧螺d后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857向外電路傳輸。陰極(氧電極)的作用是為氧和電解液提供公共界面，對(duì)氧的還原產(chǎn)生催化作用，從外電路向氧電極的反應(yīng)部位傳輸電子。由于電極上發(fā)生的反應(yīng)大多為多相界面反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。電解質(zhì)的作用是輸送燃料電極和氧電極在電極反應(yīng)中所產(chǎn)生的離子，并能阻止電極間直接傳遞電子。隔膜的作用是傳導(dǎo)離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑。因此隔膜必須是抗電解質(zhì)腐蝕和絕緣的物質(zhì)，并具有良好耐潤(rùn)濕性。圖 2-1 燃料電池 圖 2-2 特斯拉磷酸鐵鋰電池組1）電池組電動(dòng)汽車電池組由多個(gè)電池串聯(lián)疊置組成。一個(gè)典型的電池組大約有 96個(gè)電池，充電到 4.2V 的鋰離子電池而言，這樣的電池組可產(chǎn)生超過 400V 的總電壓。盡管汽車電源系統(tǒng)將電池組看作單個(gè)高壓電池，每次都對(duì)整個(gè)電池組進(jìn)行充電和放電，但電池控制系統(tǒng)必須獨(dú)立考慮每個(gè)電池的情況。如果電池組中的一個(gè)電池容量稍微低于其他電池，那么經(jīng)過多個(gè)充電/放電周期后，其充電狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。如果這個(gè)電池的充電狀態(tài)沒有周期性地與其它電池平衡，那么它最終將進(jìn)入深度放電狀態(tài)，從而導(dǎo)致?lián)p壞，并最終形成電池組下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709858故障。為防止這種情況發(fā)生，每個(gè)電池的電壓都必須監(jiān)視，以確定充電狀態(tài)。此外，必須有一個(gè)裝置讓電池單獨(dú)充電或放電，以平衡這些電池的充電狀態(tài)。電池組監(jiān)視系統(tǒng)的一個(gè)重要考慮因素是通信接口。就 PC 板內(nèi)的通信而言，常用的選項(xiàng)包括串行外設(shè)接口(SPI)總線、I2C 總線，每種總線的通信開銷都很低，適用于低干擾環(huán)境。另一個(gè)選項(xiàng)是控制器局域網(wǎng)(CAN)總線，這種總線在汽車應(yīng)用中被廣泛使用。CAN 總線具有誤差檢測(cè)和故障容限特性，但是它的通信開銷很大，材料成本也很高。盡管從電池系統(tǒng)到汽車主 CAN 總線的連接是值得要的，但在電池組內(nèi)采用 SPI 或 I2C 通信是有優(yōu)勢(shì)的。綜上所述，對(duì)于本文中的電動(dòng)汽車所面臨的使用環(huán)境（市區(qū)為主） ，考慮到使用環(huán)境中對(duì)安全性及結(jié)合當(dāng)前充電樁等相關(guān)配套設(shè)備的實(shí)用性，所以本設(shè)計(jì)中將采用在比亞迪 S6 等車型中所使用的磷酸鐵鋰電池，盡管能量密度并非最高，但其所帶來的安全性和可循環(huán)充電次數(shù)、可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)性等方面的優(yōu)異行仍是本方案的最佳選擇。2.1.2 電動(dòng)汽車的幾種驅(qū)動(dòng)方式在現(xiàn)代電驅(qū)動(dòng)系概念性的視于圖 2-3 中。該電驅(qū)動(dòng)系有三個(gè)主要的子系統(tǒng)組成：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、能源和輔助子系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由車輛控制器、電力電子變換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)輪組成；能源子系統(tǒng)包含能源、能量管理單元和能量的燃料供給單元；輔助子系統(tǒng)由功率控制單元和輔助電源組成。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709859圖 2-3 通用 EV 結(jié)構(gòu)的概念性圖示基于來自加速和制動(dòng)踏板的控制輸入，車輛控制器想電力電子變換器給出正確的控制信號(hào)，變換器行駛控制電動(dòng)機(jī)與能源之間的功率流的功能。起因于EV 再生制動(dòng)所導(dǎo)致的反向功率流，以及該再生能量可儲(chǔ)存與能源之中，構(gòu)成了有接受能量能力的能源。大多數(shù)的 EV 蓄電池組、超級(jí)電容器組以及飛輪組都可容易的具有接收再生能量的能力。能量管理單元與車輛控制器相配合，控制再生制動(dòng)及其能量的回收，它與能量的燃料供給單元一起控制燃料供給單元，并監(jiān)控能源的使用性能。輔助電源為所有的 EV 輔助設(shè)備，尤其是車內(nèi)氣候控制和功率控制單元，提供不同電壓等級(jí)的所需功率。由于在電驅(qū)動(dòng)特性和能源方面的多樣性，可有各種可能的 EV 結(jié)構(gòu)形式，如圖 2-4 所示。1）圖 2-4a 表明了第一種可供選擇的結(jié)構(gòu)，其中電驅(qū)動(dòng)裝置替代了傳統(tǒng)車輛驅(qū)動(dòng)系的內(nèi)燃機(jī)，它由電動(dòng)機(jī)、離合器、變速器和差速器組成。離合器和變速箱可有自動(dòng)傳動(dòng)裝置予以替代，離合器用以將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力連接到驅(qū)動(dòng)輪，或從驅(qū)動(dòng)輪處脫開。變速箱提供一組傳動(dòng)比，以變更轉(zhuǎn)速—功率（轉(zhuǎn)矩）曲線匹配在和的需求。差速器是一種機(jī)械器件（通常是一組行星齒輪） ，當(dāng)車輛沿下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098510著玩去的路徑行駛時(shí)，它使兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)。圖 2-4 a)2）如圖 2-24 b 所示，借助于電動(dòng)機(jī)在大范圍轉(zhuǎn)速變化中所具有的恒功率特性，可用固定當(dāng)?shù)凝X輪傳動(dòng)裝置替代多速變速箱，并縮減了對(duì)離合器的需要。這一結(jié)構(gòu)不僅減小了機(jī)械傳動(dòng)裝置的尺寸和重量，而且由于不需要換擋，故可簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系的控制。圖 2-4 b）3）如圖 2-4c 所示，類似于如 2-2b 中的驅(qū)動(dòng)系，電動(dòng)機(jī)、固定當(dāng)?shù)凝X輪傳動(dòng)裝置和差速器可進(jìn)一步集成為單個(gè)組合件，而其兩側(cè)的軸連接兩邊的驅(qū)動(dòng)輪。整個(gè)驅(qū)動(dòng)系由此得以進(jìn)一步的簡(jiǎn)化和小型化。圖 2-4 c)下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985114）在圖 2-4d 中，機(jī)械差速器被兩個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)所替代。該兩電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)側(cè)的車輪，并當(dāng)車輛沿彎曲路徑行駛時(shí)，兩者以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。圖 2-4 d)5）如圖 2-4e 所示，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系，牽引電機(jī)可安置在車輪內(nèi)，即使用本文所涉及的輪轂電機(jī)。這種配置是通常所說的輪式驅(qū)動(dòng)。一個(gè)薄型行星齒輪組可用以降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。該薄型行星齒輪組具有高減速比以及輸入和輸出軸縱向配置的優(yōu)點(diǎn)。圖 2-4 e)6）如圖 2-4f 所示，通過完全舍棄電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間任何的機(jī)械傳動(dòng)裝置，應(yīng)用于論事驅(qū)動(dòng)的低速外轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)可直接連接至驅(qū)動(dòng)輪。此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等價(jià)于輪速控制。然而，這一配置要求電動(dòng)機(jī)在車輛啟動(dòng)和加速運(yùn)行時(shí)具有高轉(zhuǎn)矩性能。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512圖 2-4 f)a) 配置多檔傳動(dòng)裝置和離合器的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系 b) 無離合器需求的單擋傳動(dòng)裝置 c)固定擋的傳動(dòng)裝置和差速器的集成 d) 兩個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)和帶有驅(qū)動(dòng)軸的固定擋傳動(dòng)裝置 e)配置兩個(gè)獨(dú)立電動(dòng)機(jī)和固定擋傳動(dòng)裝置的直接驅(qū)動(dòng) f) 兩個(gè)分離的輪式驅(qū)動(dòng)形式C—離合器 D —差速箱 FG—固定擋的齒輪傳動(dòng)裝置 GB—變速箱 M—電動(dòng)機(jī)綜上所述，使用輪轂電機(jī)技術(shù)的 f 型傳動(dòng)方式無疑在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上極大的簡(jiǎn)化了傳動(dòng)裝置，所以在技術(shù)研發(fā)的過程中可以節(jié)約大量的人力資源，縮短研發(fā)周期，極大的降低汽車成本。基于本文中的設(shè)計(jì)需要，故選擇四個(gè)具有輪轂電機(jī)的車輪作為動(dòng)力源的 f 方案。2.2 基于輪轂電機(jī)技術(shù)的電子差速轉(zhuǎn)向分析由于本文是基于輪轂電機(jī)技術(shù)而設(shè)計(jì)的車型，對(duì)于汽車的轉(zhuǎn)向方式，出于輪轂電機(jī)技術(shù)的特性，進(jìn)而可以選擇很多更具靈活性的結(jié)構(gòu)，比如電子差速轉(zhuǎn)向。電子差速的方法是通過駕駛者輸入信號(hào)，恐怕那個(gè)之氣改變車輪速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，如圖 2-5 所示。方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸底部直接連接一個(gè)誤差為 0.5%的唯一傳感器，該傳感器的位移范圍是（0~200）mm，模擬電壓輸出范圍為（0~5）V，作為電子差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的指令輸入。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985131.方向盤 2.轉(zhuǎn)軸 3.轉(zhuǎn)向節(jié) 4.轉(zhuǎn)向橫拉桿 5.萬向節(jié) 6.輪轂電機(jī)圖 2-5 電子差速的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制器2.2.1 轉(zhuǎn)向原理四輪電子差速需要對(duì) 4 個(gè)輪轂電機(jī)同時(shí)進(jìn)行速度控制和差速計(jì)算，是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)包括方向盤、位移傳感器、控制器、4 個(gè)輪轂電機(jī)、每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器。圖 4 為電子差速轉(zhuǎn)向總體控制框圖。電子差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變車輪的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。當(dāng)電動(dòng)汽車需要轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向的內(nèi)側(cè)車輪速度小于外側(cè)車輪速度。由于內(nèi)外輪測(cè)的速度差異，相同時(shí)間內(nèi)，內(nèi)側(cè)車輪駛過的距離較小，外側(cè)車輪駛過的距離較大，車體必然向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。具體轉(zhuǎn)向過程如下：首先將方向盤的角度輸出轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可以接收的模擬信號(hào)，在執(zhí)行轉(zhuǎn)向之前，定義方向盤的角度輸出與模擬量之間的關(guān)系；然后對(duì)模擬信號(hào)的變化范圍進(jìn)行分析，經(jīng)過計(jì)算即可得到不同的方向盤位置與轉(zhuǎn)向時(shí)各個(gè)車輪轉(zhuǎn)速的分配；內(nèi)外側(cè)車輪產(chǎn)生速度差異，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514圖 2-6 電子差速轉(zhuǎn)向總體控制框圖2.2.2 電子差速實(shí)現(xiàn)方式電動(dòng)汽車在進(jìn)行電子差速轉(zhuǎn)向時(shí)，其當(dāng)前的運(yùn)行方式對(duì)電子差速方案的實(shí)施有著重要的影響。根據(jù)不同的工作模式，電子差速運(yùn)行時(shí)，當(dāng)前電動(dòng)汽車的速度狀態(tài)和轉(zhuǎn)向角度指令都要作相應(yīng)的變化和調(diào)整。電動(dòng)汽車在進(jìn)行勻速前進(jìn)時(shí)，由于路面存在高低不平、輪胎參數(shù)有差異，4 個(gè)車輪速度必然會(huì)受到影響，導(dǎo)致 4 個(gè)車輪轉(zhuǎn)速不同。如果不進(jìn)行糾正，就會(huì)引起電動(dòng)汽車向轉(zhuǎn)速較慢的那一方轉(zhuǎn)向，若四輪車速相差較大更會(huì)引起車輛行駛的不穩(wěn)定。利用 PD 調(diào)速方法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制，可提高電機(jī)調(diào)速的響應(yīng)時(shí)間和調(diào)速穩(wěn)定性，有利于 4 個(gè)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速的一致性協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)速一致性協(xié)調(diào)遵循一下法則：在電動(dòng)汽車直線前進(jìn)時(shí)，在采樣點(diǎn)時(shí)刻求出 4 個(gè)車輪轉(zhuǎn)速的最小值，使其他 3 個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速與其始終保持一致，其流程如圖 2-7 所示。當(dāng)電動(dòng)汽車在加速前進(jìn)時(shí)，加速踏板發(fā)出的速度指令在不斷變化，控制器下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098515根據(jù)加速指令的變化改變控制器的 PWM 占空比輸出，輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)在變化。此時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向指令，若保持電機(jī)處于加速狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，必然會(huì)導(dǎo)致在轉(zhuǎn)向過程中電動(dòng)汽車的不穩(wěn)定運(yùn)行。本文采取的策略是記錄向指令發(fā)生時(shí)刻的 PWM 占空比值和車速，并保持 PWM 占空比值不變。根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角度計(jì)算 4 個(gè)車輪的各自的轉(zhuǎn)速，并開始實(shí)施轉(zhuǎn)向；當(dāng)轉(zhuǎn)向指令結(jié)束后，PWM 的占空比值從轉(zhuǎn)向指令發(fā)生時(shí)可記錄的數(shù)據(jù)開始隨之加速踏板指令變化，車速也隨著作相應(yīng)變化。具體實(shí)施策略如圖 2-8 所示。圖中 v 是電動(dòng)的車輪速度，T 是電動(dòng)汽車車輪的轉(zhuǎn)矩。圖 2-7 四輪速度協(xié)調(diào)流程圖 圖 2-8 加減速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)車轉(zhuǎn)向策略流程圖2.2.3 特殊用途的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)前幾節(jié)中所提到的均為日常行駛過程中的轉(zhuǎn)向方式，但在實(shí)際生活中，基于輪轂電機(jī)技術(shù)的汽車通過特殊的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)特殊環(huán)境下獨(dú)特的轉(zhuǎn)向方式，例如側(cè)方位停車以及汽車的倒庫出庫等與汽車駕駛息息相關(guān)的駕駛動(dòng)作。本文中，電子差速系統(tǒng)雖然在日常行駛過程中足以滿足正常的使用要求，但是仍然沒有進(jìn)一步發(fā)揮輪轂電機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。所以本文在懸掛系統(tǒng)、底盤結(jié)下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098516構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì)上進(jìn)行了一些調(diào)整與變更，即選用橫臂式獨(dú)立懸掛并為 4 個(gè)輪胎各配備一個(gè)氣壓缸使輪胎的擺動(dòng)角度可以大大提高，即 0~120°之間。如下圖 2-10 所示，如果在汽車的電控系統(tǒng)中單獨(dú)為氣壓缸設(shè)定一個(gè)轉(zhuǎn)向模式，當(dāng)駕駛者在需要進(jìn)行側(cè)方位停車、汽車的倒庫出庫、原地轉(zhuǎn)向等駕駛動(dòng)作時(shí)啟用，電控系統(tǒng)向氣壓缸傳遞電信號(hào)使活塞桿伸出所需長(zhǎng)度使輪胎完成所需角度的旋轉(zhuǎn)，再通過四個(gè)輪轂電機(jī)的正反轉(zhuǎn)配合，可以很大程度上簡(jiǎn)化了停車、轉(zhuǎn)向的程序并很大程度的節(jié)約了這些過程所用的時(shí)間。如果在電控系統(tǒng)中通過汽車前后雷達(dá)配以很多廠商結(jié)合自己車型所設(shè)計(jì)的自動(dòng)泊車系統(tǒng)應(yīng)用到使用輪轂電機(jī)技術(shù)的汽車上，無疑會(huì)為汽車帶來不一樣的操縱樂趣的同時(shí)大大降低停車過程中由于新手司機(jī)技術(shù)上的不足所引發(fā)的汽車之間的刮蹭事故。圖 2-9 汽車底盤懸掛 圖 2-10 汽車側(cè)位停車圖2.3 車輛的阻力2.3.1 滾動(dòng)阻力如圖 2-11 所示，與其運(yùn)動(dòng)方向相反的車輛阻力包括輪胎滾動(dòng)阻力、空氣阻力 Fw 以及爬坡阻力。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517圖 2-11 作用于上坡行駛車輛上的力在硬地面上，輪胎的滾動(dòng)阻力基本上起因于輪胎材料的滯變作用。圖 2-12 表明作用于停頓狀態(tài)輪胎上的力 P 通過其中心。這樣，在輪胎和地面之間接觸面上的壓力對(duì)稱于中心線分布，而所產(chǎn)生的反作用力 Pz 與 P 共線。在加載和卸載過程中，作為載荷 P 的函數(shù)的形變 z，如圖 2-12 所示。由于橡膠材料形變狀態(tài)下的滯變作用，對(duì)于相同的形變 z，處于加載情況下的載荷大于卸載時(shí)的在和（見圖 2-13） 。當(dāng)輪胎滾動(dòng)時(shí)，如圖 2-14a 所示，在接觸面的前半部分為加載，而后半部分為卸載。從而，滯變作用導(dǎo)致地面反作用力的不對(duì)稱分布，使接觸面前半部分的壓力大于后半部分的壓力（見圖 2-14a） 。這一現(xiàn)象的結(jié)果是地面反作用力向前偏移。該向前偏移的地面反作用力和作用于車輪中心、鉛錘方向的載荷產(chǎn)生了一個(gè)抵制車輪滾動(dòng)的扭矩。在軟地面上，滾動(dòng)阻力基本上起因于地面的變形，如圖 2-14b 所示。此時(shí)，地面反作用力幾乎完全地偏移至接觸面的前半部分。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518圖 2-12 在接觸表面上的壓力分布 圖 2-13 在加載和卸載情況下作為輪胎形變函數(shù) 圖 2-14 輪胎的撓曲及其滾動(dòng)阻力a）硬路面 b）軟路面由合成的地面反作用力向前偏移所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被成為滾動(dòng)阻力轉(zhuǎn)矩，即： arPT?為保持車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，作用于車輪中心的力 F 應(yīng)與滾動(dòng)阻力距相平衡，即此力應(yīng)為：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098519rdPfarTF?其中，r d 為輪胎的有效半徑；f r=a/rd 稱為滾動(dòng)阻力系數(shù)。這樣，滾動(dòng)阻力距可通過作用于車輪中心且其指向與車輪運(yùn)動(dòng)方向相反的一個(gè)水平力予以等值替代。這一等值力被稱為滾動(dòng)阻力，即： rrPfF?式中，P 為作用于滾動(dòng)車輪中心的鉛錘方向的載荷。當(dāng)車輛運(yùn)行在有坡度的地面上時(shí)，鉛錘方向的載荷 P 應(yīng)由與地面蒸餃的分量所替代，即： ?cosfrr其中，α 為地面的傾斜角。滾動(dòng)阻力系數(shù) fr 是取決于輪胎材料、輪胎結(jié)構(gòu)、輪胎溫度、輪胎充氣壓力、外胎面的幾何形狀、路面粗糙度、路面材料和路面上有無液體的函數(shù)，它對(duì)應(yīng)于各種不同特征路面的典型值列于表 2-1。由在混凝土路上，轎車的滾動(dòng)阻力系數(shù)可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 2.5s0r)1V(f??其中 V 為車速（km/h） ；f 0 和 fs 取決于輪胎的充氣壓力。車輛性能計(jì)算中，對(duì)混凝土路面行駛的轎車，可應(yīng)用如下適合于最一般充氣壓力范圍的公式： )160V(.fr??下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098520表 2-1 不同特征路面的典型值狀況 滾動(dòng)阻力系數(shù)混凝土或?yàn)r青路面上的汽車輪胎 0.013壓實(shí)的沙礫路面上的汽車輪胎 0.02瀝青碎石路 0.025未鋪路面 0.05田野 0.1~0.35混凝土或?yàn)r青路面上的載貨汽車輪胎 0.006~0.01鐵軌上的車輪 0.001~0.0022.3.2 空氣阻力以特定速度運(yùn)動(dòng)的車輛將遇到阻礙其運(yùn)動(dòng)的空氣阻力的作用，即形狀阻力和外殼摩擦力。即形狀阻力，而空氣阻力的表達(dá)式為： 2wDfw)V(CA21F???式中，車速是 V，車輛迎風(fēng)正面的面積 Af，車身形狀和空氣密度 的函?數(shù)，C D 是車身形狀特空氣阻力系數(shù)；V w 是車輛運(yùn)動(dòng)方向上的風(fēng)速分量 [2]。2.4 本章小結(jié)本章的主要是介紹了一些關(guān)于汽車總體上根據(jù)本論文所面市場(chǎng)而選定的一些方案以及整體驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)計(jì)算所依據(jù)的公式，為后續(xù)更詳盡的數(shù)據(jù)的計(jì)算展開鋪墊。并且在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上為相對(duì)與傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了一種新的思路。